FI91944B

FI91944B - Hydraulic impact hammer

Info

Publication number: FI91944B
Application number: FI913311A
Authority: FI
Inventors: Timo Sippus; Seppo Jurvanen
Original assignee: Bretec Oy
Priority date: 1991-07-09
Filing date: 1991-07-09
Publication date: 1994-05-31
Also published as: EP0522344A2; JPH0777709B2; FI913311A0; FI913311A; FI91944C; DE69221788D1; JPH05185380A; DE69221788T2; ES2104773T3; EP0522344B1; EP0522344A3

Description

x 91944x 91944

HYDRAULINEN ISKUVASARAHYDRAULIC IMPACT HAMMER

Tämä keksintö kohdistuu hydrauliseen iskuvasaraan, erityisesti iskuvasaran runkorakenteeseen, jossa iskuvasaran mäntää ohjaava runko-osa on erotettu iskuvasaran iskuosaa ympäröivästä runko-osasta niin, että estetään iskuosasta heijastuvan jännitysaallon eteneminen vasaran muihin osiin.This invention relates to a hydraulic impact hammer, and more particularly to a hammer body structure in which the piston guide body of the impact hammer is separated from the body portion surrounding the impact part of the hammer so as to prevent propagation of a stress wave from the impact member to other parts of the hammer.

Iskuvasarat jaetaan mm. käyttövoimansa perusteella kahteen osaan, pneumaattisiin ja hydraulisiin iskuvasaroihin. Pneumaattiset iskuvasarat ovat teholtaan hydraulisia isku-vasaroita olennaisesti pienempiä. Samoin pneumaattiset isku-vasarat ovat tavallisesti käsikäyttöisiä, kun taas hydraulisia iskuvasaroita käytetään tavallisimmin erilaisiin koneisiin liitettyinä. Kuitenkin myös pneumaattisissa iskuvasaroissa iskuosasta heijastuu jännitysaalto muihin osiin. Jo DE-patentissa 805268 on esitetty eräs ratkaisu tämän jännitysaallon vaikutuksen pienentämiseksi. DE-paten-tissa 805268 iskuosan ohjausrengas on valmistettu elastisesta materiaalista. Edelleen iskuosaa tukeva holkki on tehty vaimentavasta materiaalista. Vastaavanlainen rakenne on esitetty DE-patentissa 805748.Impact hammers are divided into e.g. based on its propulsion to two parts, pneumatic and hydraulic impact hammers. Pneumatic impact hammers are substantially less powerful than hydraulic impact hammers. Likewise, pneumatic impact hammers are usually hand-operated, while hydraulic impact hammers are most commonly used in conjunction with various machines. However, even in pneumatic impact hammers, a tension wave is reflected from the impact part to other parts. DE solution 805268 already discloses a solution for reducing the effect of this tension wave. In the DE patent 805268, the guide ring of the impact part is made of an elastic material. Furthermore, the sleeve supporting the impact part is made of a damping material. A similar structure is disclosed in DE patent 805748.

SE-kuulutusjulkaisun 366239 mukaisessa pneumaattisessa iskuvasarassa mäntää ohjaava osa ja iskuosaa ohjaava osa on liitetty toisiinsa vaimennuselementin välityksellä ja tämä yhdistelmä on edelleen liitetty vasaran suojakoteloon. Tällöin kuitenkin syntyy molemmilla osilla mekaaninen kosketus suojakoteloon. SE-kuulutusjulkaisussa 460349 pneumaattisen iskuvasaran mäntää liikutetaan jousta vasten, jolloin männän liike ei ole hallittu. Tällöin tarvitaan toinen jousi vaimentamaan hallitsematonta männän liikettä. Vaimennus on siten mahdollista vain aksiaalisuunnassa.In the pneumatic impact hammer according to SE publication 366239, the piston guide part and the impact part guide part are connected to each other by means of a damping element, and this combination is further connected to the hammer housing. In this case, however, mechanical contact with both parts occurs in the protective housing. In SE 460349, the piston of a pneumatic hammer is moved against a spring, whereby the movement of the piston is not controlled. In this case, a second spring is required to dampen the uncontrolled movement of the piston. Damping is thus only possible in the axial direction.

Hydraulisten iskuvasaroiden tunnetuissa rakenneratkaisuissa . iskuvasaran runko-osat, joihin kuuluvat mm. hydraulinesteen * ohjausventtiilistö venttiilipesineen, mäntä ja mäntää ohjaava osa, erilaiset tiivisterenkaat ja iskuosaa ohjaava 2 91944 osa, on liitetty kiinteästi toisiinsa joko pitkillä sideruuveilla tai useammalla lyhyemmällä pultilla. Näin saatu rakenne on edelleen vaimennuselementtien avulla jousitettu iskuvasaran ympärillä olevaan koteloon. Runko-osien liittämisestä toisiinsa aiheutuu erilaisia suuria rasituksia koko iskuvasaraan. Tällöin tulee vaimennettavaksi suuret massat, joista aiheutuu suuria kuormituksia eri runko-osille ja varsinkin runko-osien liitoselimille. Samoin iskuvasaran runko-osien liitospinnat liukuvat käytössä toisiinsa nähden ja näin joutuvat alttiiksi kulumiselle. Edelleen iskuosasta tuleva heijastuva jännitysaalto iskee runkorakenteeseen, mikä aiheuttaa ylimääräisiä rasituksia muihin runko-osiin samoin kuin tärinää ja melua. Sideruuvien käyttö runko-osien liitoseliminä aiheuttaa lisäksi muodonmuutoksia runko-osiin ja tekee iskuvasaran huollon hankalaksi, koska toisiinsa liitetyt runko-osat pitää purkaa.In known structural solutions for hydraulic impact hammers. hammer body parts, including e.g. the hydraulic fluid * control valve with valve seat, the piston and the piston control part, the various sealing rings and the impact control part 2 91944, are fixedly connected either by long tie screws or by several shorter bolts. The structure thus obtained is further suspended in the housing around the hammer by means of damping elements. The connection of the body parts to each other causes various high stresses on the entire impact hammer. In this case, large masses become damped, which places great loads on the various body parts and, in particular, on the connecting members of the body parts. Likewise, the connecting surfaces of the body parts of the hammer slide in relation to each other in use and are thus subject to wear. Further, a reflected wave of tension from the impact portion strikes the frame structure, causing additional stresses to other frame members as well as vibration and noise. In addition, the use of tie screws as connecting members for the body parts causes deformation of the body parts and makes the maintenance of the impact hammer cumbersome, because the connected body parts have to be disassembled.

FI-patenttihakemuksen 763586 mukaisessa hydraulisessa porakoneessa koneen rungossa olevan olakkeen toisen pään ja koneen rungon väliin on muodostettu renkaanmuotoinen, hydraulinesteellä täytetty kammio, vastinrengas, jonka avulla työkalusta heijastuva värähtely vaimennetaan. Vaimennusosana toimiva vastinrengas on yksiosaisen vasaraosan sisällä, jolloin vastinrenkaan liukupinnat ovat aina metallisessa kosketuksessa toisiinsa. DE-hakemus-julkaisun 2648389 ratkaisu on samankaltainen FI-patentti-hakemuksen 763586 kanssa. Erona on, että työkalun ympärille on muodostettu hydraulinen kammio. Tällä kuitenkin aikaansaadaan vaimennus ainoastaan tyhjäiskussa. Tässäkin ratkaisussa sekä mäntää ohjaava osa että työkalua ohjaava osa on yhdistetty toisiinsa niin, että niiden välille muodostuu metallinen kosketus. Näin myös työkalusta heijastuva jännitysaalto pääsee suoraan hydrauliosaan saakka.In the hydraulic drilling machine according to FI patent application 763586, an annular chamber filled with hydraulic fluid, a mating ring, is formed between the other end of the shoulder in the machine body and the machine body, by means of which the vibration reflected from the tool is damped. The mating ring, which acts as a damping part, is inside the one-piece hammer part, whereby the sliding surfaces of the mating ring are always in metal contact with each other. The solution of DE application publication 2648389 is similar to FI patent application 763586. The difference is that a hydraulic chamber is formed around the tool. However, this only provides damping at idle. Also in this solution, both the piston guiding part and the tool guiding part are connected to each other so that a metallic contact is formed between them. In this way, the tension wave reflected from the tool also reaches the hydraulic part directly.

GB-patentin 1587611 mukaisessa ratkaisussa iskuosan ja hydrauliosan välille muodostuu liukupintojen kautta 3 91944 metallinen kosketus, vaikka iskuosa ja hydrauliosa on sinänsä vaimennettu toisiinsa nähden jousen avulla. Tällöin myös iskuosaan kohdistuvat taivutusvoimat välittyvät hydrauliosaan eikä GB-patentin 1587611 mukaisessa laitteessa siten tapahdu vaimennusta radiaalisuunnassa.In the solution according to GB patent 1587611, a metal contact 3,91944 is formed between the impact part and the hydraulic part via the sliding surfaces, although the impact part and the hydraulic part are in themselves damped relative to each other by means of a spring. In this case, the bending forces acting on the impact part are also transmitted to the hydraulic part, and in the device according to GB patent 1587611 there is thus no damping in the radial direction.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada entistä toimintavarmempi ja yksinkertaisempi hydraulisen iskuvasaran runkorakenne, jossa iskuvasaran mäntää ohjaava osa on erotettu iskuvasaran iskuosaa ohjaavasta osasta ja jossa nämä molemmat osat on edullisesti erikseen vaimennettu isku-vasaran koteloon nähden. Keksinnön olennaiset tunnusmerkit selviävät oheisista patenttivaatimuksista.It is an object of the present invention to provide a more reliable and simpler hydraulic hammer body structure in which the piston guide portion of the hammer is separated from the impact portion of the hammer impact portion and in which both parts are preferably separately damped relative to the hammer housing. The essential features of the invention will become apparent from the appended claims.

Keksinnön mukaisesti iskuvasaran mäntää ohjaava osa ja iskuosaa ohjaava osa ovat yhteydessä toisiinsa vaimennus-elementtien avulla siten, että kumpikin erikseen on ainakin yhden, hydraulivasaran suojakoteloon liitetyn vaimennus-elementin avulla asennettu siten, että näiden runko-osien välillä ei ole olennaisesti kiinteää metallista kosketusta. Kiinteä kosketus männän ja iskuosan välillä syntyy ainoastaan iskuhetkellä, jolloin mäntä lyö iskuosaan.According to the invention, the piston guide part of the hammer and the part guiding the impact part are connected to each other by means of damping elements, each separately mounted by at least one damping element connected to the hydraulic hammer housing so that there is no substantially fixed metal contact between these body parts. Fixed contact between the piston and the impact member occurs only at the moment of impact, when the piston strikes the impact member.

Keksinnön mukaisessa iskuvasarassa vaimennuselementit sallivat iskuvasaran runko-osien liikkumisen suojakotelon sisällä sekä aksiaalisesti että radiaalisesti kuormituksesta riippuen. Iskuosaa ohjaavan osan vaimennuselementit ottavat vastaan iskuvasaran käyttölaitteen aiheuttamat voimat, iskuosan heijastuvista jännitysaalloista aiheutuvat voimat sekä voimat, jotka aiheutuvat iskuosan iskiessä pidätin-tappien välityksellä iskuosaa ohjaavaan osaan ns. tyhjässä iskussa, jolloin iskuvasaran alla ei ole rikottavaa materiaalia. Mäntää ohjaavan osan vaimennuselementit ottavat vastaan esimerkiksi iskuvasaran männän kiihdyttämisestä syntyvät voimat.In the impact hammer according to the invention, the damping elements allow the body parts of the impact hammer to move inside the protective housing both axially and radially depending on the load. The damping elements of the impact part controlling part receive the forces caused by the impactor of the impact hammer, the forces caused by the reflected tension waves of the impact part and the forces caused when the impact part strikes the impact control part via the retaining pins. in an empty stroke with no breaking material under the hammer. The damping elements of the part controlling the piston receive, for example, the forces arising from the acceleration of the piston of the hammer.

Keksinnön mukaisessa iskuvasarassa sekä mäntää ohjaavan osan että iskuosaa ohjaavan osan vaimennuselementit on asennettu 4 91944 edullisesti niin, että vairaennuselemer.tit keskittävät runko-osat toisiinsa nähden, kun ulkopuolista kuormitusta ei ole. Ulkopuolisen kuormituksen alaisena voidaan runko-osat ohjata radiaalisesti toisiinsa nähden tarvittaessa erillisen ohjauspinnan välityksellä. Edelleen tärinän ja melun välittyminen keksinnön mukaista iskuosaa ympäröivään koteloon on edullisesti estetty vaimennuselementeillä, jolloin aikaansaadaan yksinkertainen ja tehokas tärinän ja melun vaimennus.In the impact hammer according to the invention, the damping elements of both the piston-guiding part and the impact-guiding part are mounted 4 91944, preferably so that the steering elements are centered relative to each other when there is no external load. Under external load, the frame parts can be guided radially relative to each other, if necessary via a separate guide surface. Furthermore, the transmission of vibration and noise to the housing surrounding the impact part according to the invention is preferably prevented by damping elements, whereby simple and effective vibration and noise damping is achieved.

Keksinnön mukaisessa iskuvasarassa käytetyt vaimennus-elementit voidaan aikaansaada kiinteistä, kaasumaisista tai nestemäisistä materiaaleista. Yksinkertaisessa muodossa vaimennuselementit voidaan edullisesti valmistaa joustavasta materiaalista, kuten kumista, muovista, polyuretaanista tai vastaavista materiaaleista. Tällöin vaimennuselementit ovat muodoltaan edullisesti suoria tai kaarevia pintoja sisältäviä.The damping elements used in the impact hammer according to the invention can be provided from solid, gaseous or liquid materials. In a simple form, the damping elements can advantageously be made of a flexible material, such as rubber, plastic, polyurethane or the like. In this case, the damping elements are preferably in the form of straight or curved surfaces.

Vaimennuselementit keksinnön mukaisesti voivat lisäksi olla esimerkiksi jousimaisia, jolloin ne on valmistettu edullisesti metallista. Edelleen vaimennuselementtien vaimennus-vaikutus voidaan edullisesti aikaansaada esimerkiksi ilmatyynyn tai magneetin aiheuttaman levitaation avulla. Vaimennusvaikutuksen aikaansaamiseksi voidaan käyttää myös hydraulinestettä. Keksinnön mukaisessa iskuvasarassa voivat sekä mäntää ohjaavan osan että iskuosaa ohjaavan osan vaimennuselementit olla joko samantyyppisiä, jolloin vaimennusvaikutus saadaan samalla tavalla, tai erityyppisiä, jolloin vaimennusvaikutuksen aikaansaamiseksi käytetään eri lähteitä tai materiaaleja. Edullisesti vaimennuselementit on kuitenkin asennettu siten, että keksinnön mukaisen iskuvasaran suojakotelon ja iskuvasaran runko-osien välissä ei ole kuluvia osia.The damping elements according to the invention can furthermore be, for example, spring-like, in which case they are preferably made of metal. Furthermore, the damping effect of the damping elements can advantageously be achieved, for example, by means of levitation caused by an air cushion or a magnet. Hydraulic fluid can also be used to provide a damping effect. In the impact hammer according to the invention, the damping elements of both the piston guide part and the impact part guide part can be either of the same type, whereby the damping effect is obtained in the same way, or of different types, where different sources or materials are used to provide the damping effect. Preferably, however, the damping elements are mounted in such a way that there are no wearing parts between the protective housing of the hammer according to the invention and the body parts of the hammer.

Keksinnön mukaisesti erottamalla olennaisen joustavasti • hydraulisen iskuvasaran mäntää ohjaava osa iskuosaa ohjaa vasta runko-osasta estetään edullisesti iskuosasta heijas- il 5 91944 tuvien jännitysaaltojen samoin kuin iskuosan taivutuksesta aiheutuvien voimien pääsy mäntää ohjaavaan osaan ja hydraulinestettä ohjaavaan venttiilistöön. Tällöin männän liikuttamiseen tarvittavaan hydraulinestettä ohjaavaan venttiilistöön kohdistuu pienemmät ulkoiset voimat, jolloin venttiilirakenteesta voidaan tehdä yksinkertaisempi ja luotettavampi. Lisäksi männän ohjaus ja laakerointi voidaan mitoittaa pienemmälle kuormitukselle. Rakenteesta tulee siten yksinkertaisempi ja männän ja sylinterin kiinni-leikkautumisvaara pienenee.According to the invention, by separating the piston-guiding part of the hydraulic hammer substantially from the body part in a substantially flexible manner, tension waves reflecting from the impact part as well as forces due to bending of the impact part prevent the piston-guiding part and the hydraulic fluid control valve from entering. In this case, less external forces are applied to the hydraulic fluid control valve system required to move the piston, which makes the valve structure simpler and more reliable. In addition, the piston guide and bearings can be dimensioned for lower loads. The structure thus becomes simpler and the risk of the piston and cylinder becoming cut is reduced.

Keksintöä selostetaan lähemmin seuraavassa viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää erästä keksinnön edullista sovellutusmuotoa leikattuna sivukuvantona männän ollessa yläasennossa, kuvio 2 esittää kuvion 1 mukaista sovellutusmuotoa leikattuna sivukuvantona iskuvasaran lyöntihetkellä, kuvio 3 esittää erästä toista keksinnön edullista sovellutusmuotoa leikattuna sivukuvantona, kun runko-osat on ohjattu radiaalivaimentimella.The invention will be described in more detail below with reference to the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows a preferred embodiment of the invention in a cut-away side view with the piston in the upper position, Fig. 2 shows the embodiment of Fig. 1 controlled by a radial damper.

Kuvion 1 ja 2 mukaisesti mäntää ohjaava osa 1 ja iskuosaa ohjaava osa 2 ovat erillisiä toisiinsa nähden välin 3 avulla. Osien 1 ja 2 välinen yhteys on aikaansaatu siten, että osa 1 on elastisen, ainakin yhden vaimennuselementin 4 avulla ja osa 2 elastisen, ainakin yhden vaimennuselementin 5 avulla keskitetty ja tuettu suojakotelon 6 sisään. Näin mäntä 7 iskee iskuosan 8 yläpäähän edullisesti vaimennus-elementeillä 4 ja 5 aikaansaadun keskittämisen ansiosta. Iskuosan 8 liikettä alaspäin rajoitetaan iskuosan pidätin-tappien 9 avulla.According to Figures 1 and 2, the piston guiding part 1 and the impact part guiding part 2 are separated from each other by means of a gap 3. The connection between the parts 1 and 2 is provided such that part 1 is centered and supported inside the protective housing 6 by means of an elastic, at least one damping element 4 and part 2 by means of an elastic, at least one damping element 5. Thus, the piston 7 strikes the upper end of the impact part 8, preferably due to the centering provided by the damping elements 4 and 5. The downward movement of the impact member 8 is limited by the impact member retaining pins 9.

Kuviossa 3 mäntää ohjaavan osan 11 ja iskuosaa ohjaavan osan 12 väliin on asennettu liitospinnan 13 vaimennuselementti 14, jolla osia 11 ja 12 ohjataan radiaalisesti myös kuormituksen aikana eli iskun aikana. Kuvioon 3 on lisäksi ♦· merkitty viitenumerot osien 11 ja 12 väliselle välille 15, mäntää ohjaavan osan 11 vaimennuselementille 16, iskuosaa 6 91944 ohjaavan osan 12 vaimennuselementille 17, osille 11 ja 12 yhteiselle suojakotelolle 18, männälle 19, iskuosalle 20 ja iskuosan pidätintapille 21. Kuviossa 3 esitetyt osat toimivat vastaavasti kuin kuvioissa 1 ja 2 mainitut vastinosat.In Fig. 3, a damping element 14 of the connecting surface 13 is mounted between the piston guiding part 11 and the impact part guiding part 12, by means of which the parts 11 and 12 are guided radially also during loading, i.e. during impact. In Fig. 3, reference numerals 15 are further denoted between the parts 11 and 12, the damping element 16 of the piston guide part 11, the damping element 17 of the impact part 6 91944, the parts 11 and 12 for the common protective housing 18, the piston 19, the impact part 20 and the impact part retaining pin 21. The parts shown in Fig. 3 function similarly to the counterparts mentioned in Figs.

lili

Claims

7 91944

A hydraulic hammer, in particular a frame structure of a hydraulic hammer, comprising a hydraulically operated piston (7,19) and a piston guiding part (1,11), an impact part (8,20) and an impact part guiding part (2,12), and surrounded by a protective housing (6,18), and that the piston guide part (1.11) and the impact part guide part (2,12) are separate (3,15) from each other to prevent the propagation of a tension wave reflected from the impact part (8,20), characterized in that that the piston guide part (1,11) and the impact part guide part (2,12) are connected to each other by means of damping elements (4,5; 14,16,17) so that both the piston guide part (1.11) and the impact part guide part (2) , 12) each separately is connected to at least one damping element (4,5, -16,17) connected to the protective housing (6,18).

Impact hammer according to Claim 1, characterized in that the damping element (14) is connected to a radially connecting surface (13) between the piston guide part (11) and the impact part guide part (12).

Impact hammer according to Claim 1 or 2, characterized in that the damping element (4,5 / 14,16,17) is made of an elastic material.

Impact hammer according to one of Claims 1 to 2, characterized in that the damping element (4,5 / 14, 16, 17) is a metal spring.

Impact hammer according to one of Claims 1 to 2, characterized in that the damping element (4,5 / 14, 16, 17) can be provided by means of magnet-induced levitation.

Impact hammer according to one of Claims 1 to 2, characterized in that the damping element (4,5 / 14, 16, 17) can be provided by means of a hydraulic fluid. , 91944

Impact hammer according to one of Claims 1 to 2, characterized in that the damping element (4,5; 14, 16, 17) is an air cushion.